Plantas, «laboratorios vivientes» de física, química y biología

Descripción de la experiencia:

Se trata de cuatro sencillas experiencias prácticas vinculadas a las plantas de interés para el estudio de varios fenómenos físicos, químicos y biológicos.

 

Marco curricular:

Experiencias adecuadas a los contenidos de Biología y Geología y de Física y Química de ESO y Bachillerato.

 

Objetivos didácticos:

Las cuatro experiencias prácticas están dirigidas al aprendizaje de contenidos fundamentales de las ciencias escolares:

  • Intercambio gaseoso de los seres vivos con su entorno, importancia de la respiración en las plantas y la importancia biológica del dióxido de carbono.
  • Germinación de las plantas.
  • Salinidad, ósmosis y su relación con la entrada de agua en las raíces de las plantas.
  • Capilaridad, evaporación del agua, fisiología del tallo y de las hojas en las plantas y su relación con la circulación del agua en las plantas.

Además, la realización de las experiencias permitirá al alumnado aprender sobre:

  • La profunda interrelación entre fenómenos físicos, químicos y biológicos, lo que requiere  que el estudio de la naturaleza se haga desde una mirada multidisplinar.
  • La naturaleza de la ciencia como una actividad humana en la que la experimentación media entre la observación de hechos y su interpretación.

Desarrollo de la experiencia de enseñanza-aprendizaje:

En las cuatro experiencias se parte de una pregunta no investigable (es decir, cuya respuesta no puede ser planteada como conclusión directa de una experiencia de investigación) que se ha de transformar en una pregunta investigable. Para responder a esta última, el alumnado ha de hacer uso de los materiales cotidianos disponible para construir los correspondientes montajes experimentales. Posteriormente (una semana después) se dedicará otra sesión a observar los resultados obtenidos e interpretarlos dentro de un marco explicativo científico.


Experiencia 1. ¿Un garbanzo es un ser vivo?

Para responder a esta pregunta se plantea la alternativa: ¿los garbanzos intercambian O2/CO2 con su entorno? La práctica se centra en el caso del CO2.

Montaje experimental: Un puñado de garbanzos se guarda en un envase de cierre efectivo. Junto a los garbanzos se colocan dos posibles indicadores del aumento de la concentración de CO2 en el interior:

Montaje 1. Equipo digital medidor de los niveles de CO2 (como este modelo).

Montaje 2. Disolución acuosa de NaOH.

Representación realizada por una estudiante de 1º Bachillerato.

Resultados experimentales: Unas horas después (o al día siguiente) se observa un valor de la concentración de CO2 en el interior del envase superior a la concentración inicial para el montaje 1. Para el montaje 2, transcurridos unis 5-7 días se observa un enturbiamiento de la disolución acuosa de NaOH.

 

Interpretación de los resultados: En el proceso de respiración, los garbanzos producen CO2 que causa un aumento en los niveles del mismo indicado por el equipo medidor (montaje 1) o un enturbiamiento de la disolución de NaOH (montaje 2), ya que el CO2 en contacto con la misma forma Na2CO3. Por tanto, ¡sí! Los garbanzos se pueden considerar seres vivos.

 

Nota: Esta experiencia está inspirada en el fantástico trabajo desarrollado desde el grupo Sensociencia. Un vídeo explicativo sobre su proyecto en relación a esta práctica puede verse en este enlace.

Montaje 1. Con medidor de CO2.

Montaje 2. Con disolución de NaOH como indicador.



Experiencia 2. ¿Las plantas necesitan luz para nacer?

Para responder a esta pregunta se plantea la alternativa: ¿una judía puede germinar en ausencia de luz?

Montaje experimental: Se plantan en tierra dos judías en dos tarros de vidrio. Uno de ellos se deja en la mesa expuesto a la luz solar y otro se guarda en un cajón en ausencia de luz.

Representación realizada por una estudiante de 1º Bachillerato.

Resultados experimentales: 20 días después se observa que ambas judías han germinado, siendo no obstante más notable el desarrollo de la judía en el caso del tarro que ha estado expuesto a la luz. En la judía que ha germinado en presencia de luz se observa así un mayor desarrollo del tallo, la aparición de hojas y un color verde de ambas estructuras (lo que informa de la presencia de clorofila). En el caso de la judía que germinó en ausencia de luz, se observa la aparición de un tallo endeble, corto y blanquecino, así como ausencia de hojas.

 

Interpretación de los resultados: La luz no constituye un factor  necesario en la germinación de las semillas. No obstante, sí influye en el crecimiento de la planta y en el desarrollo de sus estructuras fisiológicas.

 

Nota: Esta experiencia está basada en una descrita por el profesor Modesto Bargalló (1894-1981) en su obra La vida de las plantas (1920), un texto donde recopila sus prácticas de historia natural realizadas en la Escuela Normal de Maestros de Guadalajara.

Judía que ha germinado en presencia de luz.

Judía que ha germinado en ausencia de luz.



Experiencia 3. ¿Cómo sube el agua de las raíces a las hojas si las plantas no tienen un corazón que pueda bombearla?

Para responder a esta pregunta se plantea la alternativa: ¿influye la concentración de sales del medio en la entrada de agua en las raíes?

Montaje experimental: Se disponen dos vasos con la misma cantidad de agua. Cada vaso consta de una pajita provista de piel de patata en el extremo en contacto con el agua. En uno de los vasos se añade sal de mesa (NaCl) en el interior del vaso. En el otro vaso se añade la sal dentro de la pajita. La pajita simula la raíz de la planta; la piel de patata, la mebrana semipermeable que la aisla del medio; y el agua, el medio externo a la raíz.

Representación realizada por una estudiante de 1º Bachillerato.

Resultados experimentales: Una semana después se vacía el contenido de agua del interior de cada pajita en diferentes tubos de ensayo,  observándose que hay más agua en el caso de la pajita que contenía más sal dentro que en el exterior (se puede observar fácilmente ya que en el caso de las pajitas con menos sal en el interior en ocasiones no se encuentra agua al realizar el vaciado).

 

Interpretación de los resultados: El agua entra en las raíces de las plantas por ósmosis, yendo del medio de menor concentración salina  al de mayor concentración de sales. Para que la planta sobreviva, el medio externo ha de ser hipotónico respecto al interior de la raíz.

Disposición inicial de las pajitas.

 Vaciado del agua de las pajitas.



Experiencia 4. ¿Cómo sube el agua por el tallo hasta las hojas si las plantas no tienen un corazón que pueda bombearla?

Para responder a esta pregunta se plantea la alternativa: ¿influye la evaporación de agua en las hojas en el ascenso del agua por el tallo?

Montaje experimental: Se disponen dos vasos con la misma cantidad de agua y colorante (tinta de bolígrafo). A cado vaso se le añade un apio, presentando ambos la misma longitud de su tallo (medido desde la base  del mismo hasta el nacimiento de las hojas). Uno de los vasos se deja en una mesa a temperatura ambiente (20-25 ºC) , mientras que el otro se guarda en una nevera (15-18 ºC).

Representación realizada por una estudiante de 1º Bachillerato.

Resultados experimentales: Una semana después se observa que el agua ha ascendido más en el apio que no se guardó en la nevera. Lo podemos comprobar haciendo cortes a la misma altura en sendos apios.

 

Interpretación de los resultados: El agua asciende por el tallo por capilaridad y por efecto de la evotranspiración del agua a través de los poros de las hojas. En condiciones más frías se dificulta el proceso de evotranspiración, por lo que el ascenso del agua por el tallo se produce en menor extensión.

 

Nota: Esta experiencia se ha diseñado a partir de esta práctica desarrollada en la Universidad Miguel Hernández.

Apios al inicio de la experiencia.

Trozos del tallo de varios apios al final de la experiencia.